科学家发现隐藏在有毒煤废料中的清洁能源所需的大量稀有金属

发布日期：2025-02-04 05:40    点击次数：103

气候/解决方案

科学家发现隐藏在有毒煤废料中的清洁能源所需的大量稀有金属

CNN记者劳拉·帕迪森报道

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Fri东部时间2024年12月6日凌晨4点发布

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2014年2月5日，美国历史上最严重的煤灰泄漏事件之一发生在弗吉尼亚州丹维尔市，煤灰在丹河的水面上打着旋儿。格里·布鲁姆/美联社

美国有线电视新闻网

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数百万吨燃烧地球上最脏的化石燃料的煤灰残留在池塘和垃圾填埋场中，能够渗入水道并污染土壤。但这种有毒废物也可能是推动世界走向清洁能源所需的稀土元素的宝库。

根据德克萨斯大学奥斯汀分校最近的研究，科学家分析了美国各地发电厂的煤灰，发现其中可能含有多达1100万吨稀土元素，接近美国国内储量的8倍，价值约84亿美元。

它提供了一个巨大的国内稀土元素的潜在来源，而不需要新的采矿，布里奇特·斯坎伦说，他是一名研究作者，也是德克萨斯大学杰克逊地球科学学院的研究教授。“这真是'变废为宝’的典范，”她说。“我们基本上是在试图封闭循环，利用废物，回收废物中的资源。”

这些所谓的稀土是一组金属元素，名字像钪、钕和钇，存在于地球的核心。它们在清洁技术中发挥着关键作用，包括电动汽车、太阳能电池板和风力涡轮机。

尽管它们的名字，这些金属在本质上并不稀有，但很难从它们周围的矿石中提取和分离出来，因此需求超过了供应。

随着世界逐渐远离导致全球变暖的化石燃料，将需要更多的稀土。据国际能源署称，到2040年，对金属的需求预计将飙升至目前水平的7倍。

然而，美国的供应量仍然很小。它唯一的大型稀土矿是加利福尼亚州的帕斯山。该国目前进口超过95%的稀土元素，其中绝大多数来自中国，造成供应链和安全问题。

“我们需要改善这种情况，”斯坎伦告诉CNN。她说，这就是为什么出现了寻找非常规稀土资源的动向，“其中一个资源是煤和煤副产品。”

与直接从地下矿藏中开采出来的煤相比，煤灰中稀土元素的含量相对较低。优点是它很容易得到。美国每年产生大约7000万吨煤灰。

“全国各地都有大量这种东西。怀俄明大学的研究合作者和科学家Davin Bagdonas说:“我们已经处理好了提取的前期过程。”。

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2008年12月22日，田纳西州哈里曼的TVA金斯敦化石工厂煤灰池倒塌的后果。韦德·佩恩/美联社

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2021年11月，伊利诺斯州斯普林菲尔德的达尔曼煤灰池。Justin l . Fowler/The State Journal-Register/USA Today Network/Imagn Images

研究发现，煤的产地决定了稀土提取的简单程度。

阿巴拉契亚盆地的煤灰含有最高量的稀土元素，但只有30%可以提取。横跨怀俄明州和蒙大纳州的粉河盆地的煤灰中，元素的平均浓度最低，但超过70%可以被提取出来。

没有参与这项研究的西弗吉尼亚大学水研究所主任Paul Ziemkiewicz说，从煤灰中提取过程可能成本很高。他告诉美国有线电视新闻网，采矿的成本需要与能回收多少产品进行权衡。

“提取稀土元素需要强酸和强碱。两者都很贵，”Ziemkiewicz说。他补充说，来自西部的煤灰可能含有更高浓度的碱性矿物质，这将增加成本，因为碱度会中和酸。

该过程所需的化学品越多，潜在的环境影响就越大。

Ziemkiewicz补充说，稀土元素也只占煤灰的一小部分，因此它们的提取“不会改变需要处理和储存的量。”煤灰含有汞、砷和铅等污染物，是一种非常危险的废物流。

然而，这项研究的作者认为，提取稀土金属的价值可以用来抵消改善煤灰储存和管理方式的成本。

今年4月，拜登政府宣布投资1750万美元用于从煤炭及其废料中提取稀土的项目。

能源部长詹妮弗·格兰霍姆(Jennifer Granholm)当时在一份声明中表示，这笔资金“将增强我们的国家安全，同时帮助重建美国的制造业，振兴全国的能源和矿业社区”。

一些人表示担心，将煤灰转化为有价值的东西可能会被用来推动更多的煤，这是地球上最脏的加热化石燃料。

这不是斯坎伦太关心的事情。“我们将在很大程度上利用遗留废物，”斯卡龙说。根据美国能源部的数据，美国目前储存了超过20亿吨的煤灰。“没有迹象表明，未来依赖煤灰作为关键材料的原料将刺激煤电，”能源部发言人说。

斯坎伦说，更广泛的目标是找到从煤中获取除稀土以外的一系列产品的方法，在不燃烧的情况下从中提取价值。

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